液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计.docx

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液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计

1设计任务书

设计项目：

液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计

设计规模：

33.34吨

生产工艺：

液态深层发酵

工作制度：

全年工作发酵日300天，三班作业，连续生产

主要原料：

玉米

辅助原料：

谷糠，麸皮

成品：

4度酿造米醋

理化指标：

总酸（以乙酸计）：

g/100ml≥3.50

不挥发酸（以乳酸计）：

无

可溶性无盐固形物：

g/100ml≥0.50

微生物指标：

菌落总数：

（个/ml）≤10000

大肠菌群：

（MPN/100ml）≤3

致病菌（系指肠道治病菌）；不得检出

产品相关标准：

要符合GB2719-1996《米醋卫生标准》，GB18187-2000《酿造米醋》，ZBX66004-86《米醋质量标准》

感官指标：

具有正常的米醋色泽，气味和滋味，不涩，无其他不良气味和异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗，醋虱。

2产品方案

2.1生产规模

醋厂年产量为5000t，厂设计采取统一的规划布局，规范化建设，科学

化管理，规模化生产。

一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。

2.2主要原料的规格

粮食：

应符合GB2715的规定

酿造用水：

应符合GB5749的规定

食用盐：

应符合GB5461的规定

食用酒精：

应符合GB10343的规定

糖类：

应符合相应国家标准或行业标准规定

食品添加剂：

应选用GB2760中允许使用的添加剂，还应符合相应的食品添加剂的产品标准

2.3工期设定

生产品种为4度酿造米醋，年产量5000t，采用瓶装生产，设计日产

量为16.7t

2.4产品质量及标准

GB/T601-1988化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的制备

GB2715-1981粮食卫生标准

GB2719-1996米醋卫生标准

GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准

GB4789.22-1994食品卫生微生物检验调味品检验

GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法

GB5461—2000食用盐

GB5749—1985生活饮用水卫生标准

GB/T6682—1992分析实验室用水规格和试验方法

GB7718—1994食品标签通用标准

GB10343—1989食用酒精

3生产工艺流程设计

3.1工艺流程选择论证

3.2工艺流程图

根据中米醋风味而设计的工艺流程简图见图

原料粉碎

调浆

液化

糖化

酒精发酵

酒醪

3.3工艺要点

3.3.1原料粉碎

先将碎米浸泡，使米粒充分膨胀，然后将米与水按1：

（1.5~2）的比例送入磨粉机，磨成50目以上。

锤式粉碎机是利用快速旋转的锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于中等硬物（暑干、玉米等）。

辊式粉碎机主要用来粉碎谷类颗粒原料，大麦、大米、高粱等都可用此粉碎。

钢磨主要用于大米、玉米等原料的粉碎[16]。

3.3.2调浆

原料浸泡后用磨粉机磨成粉浆，然后在调浆池内进行调浆。

调浆时要加0.25%的α-淀粉酶（酶制剂2000u/g）。

控制pH6.0～6.5，温度在85～90℃。

由于钙离子有提高酶对热稳定性作用，所以加入无水氯化钙0.1%。

3.3.3液化和糖化

本项目采用高温液化法，需要设备小，适于连续操作，淀粉受热快而均匀，能使淀粉迅速糊化。

液化时边加热边进料边搅匀，液化品温控制在85~92℃，待粉浆全部进入液化锅后，维持10~15min，使淀粉充分液化，之后升温至100℃，保持20min。

采用高温糖化法，也称酶法液化法，它是先以α-淀粉酶制剂在85～90℃对原料粉浆进行液化，然后再用麸曲在65℃进行糖化，糖化时间30min。

3.3.4酒精发酵

将糖化醪送入酒精发酵罐中，并使温度降至32℃左右，向醪液中接入酒母。

酒精发酵是无氧氧化过程。

除了发酵初期，酵母中的活细胞大量繁殖需要一定的氧气外，整个过程在密闭发酵罐中进行。

罐压控制在0.25×105Pa，发酵温度30～32℃，发酵时间为60～70h。

产品在正常情况下酒度为6.7%左右，总酸应控制在0.4%以下，残糖在0.2%左右[17]。

3.3.5醋酸发酵

将酒精发酵醪接入醋酸发酵罐，在适宜的条件下，乙醇经醋酸菌的作用氧化为乙酸，它是酿醋的主要环节，直接影响到食醋的产量与食醋的风味。

醋酸发酵是利用醋酸菌所分泌的氧化酶将酒精氧化成醋酸，因此要求醋酸菌必须活力强、无杂菌、接种量不低于10%。

醋酸菌刚接入发酵罐，通过一段时间培养，醋酸菌进入对数生长期，细胞数量增加、活力提高、酶大量形成、呼吸作用大大加强，要加大风量；到后期，酒精减少、酸度上升缓慢、菌体衰老、呼吸缓慢、风量即可减小[18]

3.3.6压滤

醋酸发酵结束后，为了提高食醋糖分，在醋醪里加入一定量的糖，混合均匀送入压滤机进行压滤。

3.3.7灭菌和陈酿

醋酸压滤后取样检测，按成品要求加盐配兑，在加热至75～80℃灭菌。

陈酿过程中，因美拉德反应等，食醋的色泽加深；因氧化反应，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反应，食醋中的酯含量明显升高；因缔合作用，食醋的风味变得醇和，醋酸的刺激性减弱。

4工艺计算

4.1主要技术参数

淀粉糖化率：

80%

糖酒精得率：

85%

酒精醋酸得率：

80%

大米原料成品醋：

148.4kg/t

4.2物料衡算

按主料计每148.4kg原料产醋1t，每批投主料量：

148.4*33.34=4947.656kg

每年投主料量：

148.4*10000=1484t

4.2.1酶量计算

应用酶活力为2000u/g的α–淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。

α-淀粉酶用量按8u/g原料计算。

全年用酶量为：

1484*8/2000=5.936t

单批次耗量：

5.936*1000/300=19.79kg

所用麸曲糖化酶的活力为800u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶消全年耗量为:

1484*150/800=278.25t

单批耗量：

278.25*1000/300=927.5kg

4.2.2氯化钙（规格：

无水）

单耗：

0.15kg/t：

每批投量：

0.15*33.34=5.001kg

全年投料量：

0.15*10000=1500kg

4.2.3纯碱（规格：

工业用）

单耗：

0.225kg/t

每批投量：

0.225*33.34=7.5015kg

全年投料量：

0.225*10000=2250kg

4.2.4液化醪量计算

根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:

3，粉浆量：

148.4*（1+3）=593.6kg

蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发、冷却降温。

在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。

为简化计算，可按下述方法近似计算。

假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度50℃，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88℃，然后进入连续液化器液化，再经115℃高温灭酶后，在真空冷却器中闪急蒸发冷却至63℃后入糖化罐

干物质含量B0=87%的大米比热容

C0=4.18（1-0.7B0）=1.63KJ/Kg.k

粉浆干物质浓度为：

B1=87/4x100=21.8%

蒸煮醪比热容：

C1=B1C0+（1-B1）xCw

=21.8%x1.63+（1.0-21.8%）x4.18

=3.62KJ/Kg.K

式中Cw——水的比热容[kJ/（kg.K）]

为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。

经喷射液化加热后蒸煮醪量：

593.6+593.6x3.62（88-50）/2748.9-88x4.18=630kg

式中2748.9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓。

经二液化维持罐出来的蒸煮醪量：

630-630x3.62x（88-84）/2288.3=626kg

式中2288.3——第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜热。

经喷射混合加热器后的蒸煮醪量；

626+626x3.62（115-84）/2748.9-115x4.18=657kg

式中115——灭酶温度（摄氏度）

2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焓

经汽液分离器后的蒸煮醪量：

657-657x3.62x（115-104.3）/2245=646kg

式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热。

经真空冷却后最终蒸煮醪量为：

646-646x3.62x（104.3-63）/2351=605kg

式中2351——真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热。

粉浆中干物质的质量分数：

148.4x（1-0.13）/605=21.8%

4.2.5糖化醪量计算

麸曲（糖化力800u/g干曲），单批耗：

28kg/t：

生产1t食醋的糖化醪量：

605+28=633kg

糖化醪干物质质量分数：

148.4x（1-0.13）+0.594+0.225

633x100%=20.5%

4.2.6酒精发酵醪量计算

实际产酒精量=原料量×淀粉含量×实际产酒率

=148.4x0.7x0.385=39.9kg

发酵中CO2产量：

39.9x88/92=38.2kg

发酵中溢出水分（按2%计）：

39.9x0.02=0.8kg

酒精发酵成熟醪总质量（含醋母醪量）

633-38.2-0.8=594kg

成熟醪体积（成熟醪密度为0.99kg/L）：

594/0.99=600L

成熟醪中酒精体积分数（酒精d420=0.7893）

酒精体积分数=39.9/0.7893x600x100%=8.43%

4.2.7醋酸发酵醪量计算

醋酸发酵醪质量（含醋母醪量）发酵时添加蛋白质水解液（d420=1.2）50kg/t：

594+50=644kg

醋酸发酵醪体积：

600+50+1.2=641.7L

原料产醋量（转化率取84%）：

39.9x1.30x84%=43.57kg

醋酸发酵时消耗氧气：

43.57x32/64=23.2kg

醋酸成熟醪的质量：

644+23.2=667.2kg

成熟醪体积（成熟醪密度1.01kg/L）：

667.2/1.01=660.6L

成熟醪醋酸的质量分数：

43.57/667.2=6.53%

配兑消毒后成品中醋酸量按经验数据：

压滤损失4%，消毒运输损失为1.2%,共损失5.2%，则醋酸量：

43.57x（1-4%-1.2%）=41.3kg

配兑成4%醋酸含量的成品醋的质量：

41.3/0.04=1032.5kg>1t,所以符合生产要求

4.2.8无菌压缩空气的计算

深层发酵法的通风量计算如下：

理论需氧量：

C2H5OH+O2CH3COOH+H2O

22.4（L）60（g）

ab

a=22.4xb/60

式中a——理论需氧量，L/min

b——理论产酸速度，g/min

b=39.9x103x1.3/66x60=13.10g/min

理论通风量（a’）：

a’=a+0.21

式中0.21——O2的含量

实际通风量（a''）：

a''=2.5a'

式中2.5——经验数据

a''=4.44b=58.16L/min

4.3物料衡算表

把上述的有关的米醋酿造车间的